Negli ultimi anni, insieme al rapido sviluppo della crescita scientifica e tecnologica, le apparecchiature di automazione sono state gradualmente ampiamente utilizzate in vari settori. Nel processo di costruzione e sviluppo dell’ingegneria elettrica, l’automazione degli apparecchi elettrici a bassa tensione è una delle principali applicazioni della tecnologia di automazione nell’ingegneria elettrica.
Nella maggior parte degli apparecchi elettrici di automazione a bassa tensione, i relè sono componenti indispensabili. Attraverso l’applicazione dei relè, è possibile garantire efficacemente il buon funzionamento degli apparecchi elettrici automatizzati a bassa tensione, promuovendo così lo sviluppo dell’ingegneria elettrica. Pertanto, analizzare e comprendere i tipi di relè può aiutarci a utilizzare meglio la tecnologia elettrica di automazione.
Classificazione per scopo:
Relè di controllo:
Utilizzato per controllare l’accensione o lo spegnimento del circuito.
Un relè di controllo è un dispositivo di commutazione elettrico utilizzato per controllare l’accensione o lo spegnimento del circuito. Di solito è costituito da un componente elettromagnetico e da contatti elettrici.
Quando la bobina elettromagnetica del relè di controllo è eccitata, il campo magnetico generato attrae o respinge i contatti dell’interruttore, consentendo così l’accensione o lo spegnimento di altri dispositivi o carichi nel circuito di controllo, ottenendo funzioni di controllo per il circuito.
Nello specifico, quando la bobina elettromagnetica del relè di controllo viene eccitata, il campo magnetico generato provoca lo spostamento dei contatti, ottenendo così l’accensione o lo spegnimento del circuito. Questa azione può chiudere i contatti (come nei relè normalmente aperti) o aprirli (come nei relè normalmente chiusi), a seconda dei requisiti specifici dell’applicazione per controllare il carico o il dispositivo nel circuito.
I relè di controllo sono ampiamente utilizzati in vari campi come sistemi di automazione, apparecchiature industriali, sistemi di alimentazione ed elettrodomestici. Ad esempio, nell’automazione industriale, i relè di controllo possono essere utilizzati per controllare l’avvio/arresto della macchina, il cambio di direzione, la regolazione della velocità e altre funzioni; negli elettrodomestici, i relè di controllo possono essere utilizzati per controllare l’accensione/spegnimento di luci, ventilatori, cucine a induzione e altri dispositivi.
In sintesi, i relè di controllo ottengono il controllo del circuito attraverso principi elettromagnetici e possiedono caratteristiche come struttura semplice, elevata affidabilità e utilizzo flessibile, che li rendono uno dei dispositivi importanti più comunemente utilizzati nel campo del controllo elettrico.
Relè di protezione:
Utilizzato per monitorare lo stato del circuito. Una volta rilevate condizioni anomale come sovraccarico o cortocircuito, attiva azioni protettive per salvaguardare apparecchiature e circuiti.
I relè di protezione sono dispositivi importanti nei sistemi elettrici utilizzati per monitorare lo stato dei circuiti e adottare misure protettive quando vengono rilevate anomalie per prevenire danni alle apparecchiature o guasti ai circuiti. Le loro funzioni includono:
- Monitoraggio dello stato del circuito: i relè di protezione monitorano parametri quali corrente, tensione e frequenza nei circuiti per garantire il normale funzionamento.
- Rilevamento di anomalie: quando nel circuito si verificano anomalie quali sovraccarico, cortocircuito o guasti a terra, i relè di protezione le rilevano e rispondono di conseguenza.
- Azione protettiva: quando vengono rilevate anomalie, i relè di protezione avviano azioni protettive come l’interruzione dell’alimentazione, la disconnessione di circuiti difettosi o l’emissione di allarmi per proteggere circuiti e apparecchiature.
I tipi di relè di protezione includono:
- Relè di protezione da sovraccarico : monitorano la corrente nel circuito, considerandola come sovraccarico se supera il valore nominale.
- Relè di protezione da cortocircuito: monitorano la corrente nel circuito, considerandola come un cortocircuito se raggiunge o supera la soglia impostata.
- Relè di protezione dai guasti a terra: monitorano la situazione della messa a terra nel circuito e adottano misure protettive quando viene rilevato un guasto a terra.
- Relè di protezione da sovratensione e sottotensione: monitorano la tensione nel circuito, adottando misure protettive se supera o scende al di sotto della soglia impostata.
- Relè di protezione da sovrafrequenza e sottofrequenza: monitorano la frequenza nel circuito, adottando misure protettive se supera o scende al di sotto dell’intervallo di frequenza impostato.
Il principio di funzionamento prevede:
- Ottenere informazioni sui parametri del circuito attraverso sensori come trasformatori di corrente e trasformatori di tensione.
- Immissione delle informazioni sui parametri nei comparatori o nelle unità di controllo nei relè di protezione.
- Confronto dei parametri con soglie preimpostate.
- Attivazione di azioni protettive quando i parametri superano o raggiungono soglie preimpostate.
Le applicazioni dei relè di protezione includono sistemi di alimentazione (generatori, trasformatori, sistemi di distribuzione), sistemi industriali ( motori, sistemi di controllo ) e sistemi di costruzione (ascensori, sistemi di condizionamento dell’aria).
I vantaggi dei relè di protezione includono il miglioramento della sicurezza e dell’affidabilità del circuito, la prevenzione di danni alle apparecchiature e guasti del circuito e la garanzia di monitoraggio in tempo reale e risposta rapida a situazioni anomale per proteggere la sicurezza delle apparecchiature e del personale.
In sintesi, i relè di protezione svolgono un ruolo cruciale nei sistemi elettrici monitorando lo stato del circuito e adottando misure protettive quando si verificano anomalie, garantendo il funzionamento sicuro di circuiti e apparecchiature.
Relè temporale:
Ha una funzione di ritardo e attiva l’azione dopo un ritardo impostato.
Un relè temporizzato è un dispositivo elettrico dotato di funzionalità di ritardo, che esegue azioni specifiche dopo un tempo di ritardo preimpostato.
Funzioni:
- Funzionalità di ritardo: i relè temporizzati possono ritardare l’esecuzione di azioni specifiche per un periodo prestabilito, come la connessione o la disconnessione del circuito.
- Impostazione dell’ora: gli utenti possono impostare il tempo di ritardo secondo necessità, in genere in secondi, minuti o ore.
- Controllo dell’azione: i relè temporizzati possono controllare varie azioni delle apparecchiature elettriche, come commutazione, connessione o disconnessione del circuito, avvio o arresto di motori, ecc.
Tipi:
- Relè con ritardo all’attivazione: avvia il cronometraggio dopo che il segnale di attivazione è stato disconnesso, eseguendo le azioni dopo il tempo di ritardo impostato.
- Relè con ritardo alla diseccitazione: avvia il cronometraggio dopo che il segnale di attivazione è stato collegato, eseguendo le azioni dopo il tempo di ritardo impostato.
- Relè di ripristino: avvia il cronometraggio dopo la scomparsa del segnale di attivazione, eseguendo le azioni dopo il tempo di ritardo impostato.
Principio di funzionamento:
- I relè temporizzati sono generalmente costituiti da un timer, un relè e un circuito di controllo.
- Quando si attiva il segnale di ingresso, il timer inizia a contare.
- Dopo aver raggiunto il tempo di ritardo impostato, il circuito di controllo attiva il relè per eseguire l’azione corrispondente.
- Una volta completata l’azione, il relè ritorna al suo stato iniziale, in attesa del successivo segnale di attivazione.
Applicazioni:
- Controllo dell’avvio: utilizzato per ritardare l’avvio di motori o altre apparecchiature per evitare danni causati dalle fluttuazioni della tensione di rete.
- Controllo di protezione: ritarda la disconnessione del circuito quando si verificano guasti al sistema, consentendo al sistema di riprendersi o sottoporsi alle riparazioni necessarie.
- Controllo di sicurezza: utilizzato per attivare dispositivi di sicurezza o sistemi di allarme, consentendo al personale di evacuare dalle aree pericolose.
Vantaggi:
- Fornisce un controllo flessibile del ritardo temporale adatto a vari scenari applicativi.
- Aumenta l’affidabilità e la sicurezza degli impianti elettrici.
- Può ridurre l’impatto sulle apparecchiature, prolungandone la durata.
I relè temporizzati sono ampiamente utilizzati nei campi del controllo industriale e dell’automazione, fornendo un controllo temporale preciso e funzionalità e protezione essenziali per vari sistemi elettrici.
Relè termico:
Controlla i circuiti attraverso la risposta termica.
Un relè termico è un dispositivo elettrico che controlla i circuiti attraverso la risposta termica. Utilizza il calore generato dalla corrente che passa attraverso il relè per controllarne il funzionamento.
Principio di funzionamento:
- I relè termici includono tipicamente un componente sensibile alla temperatura come un resistore termico o un diodo termico.
- Quando la corrente passa attraverso il relè, il componente termosensibile si riscalda, provocando un aumento della temperatura.
- Quando la temperatura del componente termosensibile raggiunge una determinata soglia, si attiva il rilascio di calore all’interno del relè, con conseguente funzionamento del relè.
- Il funzionamento del relè può consistere nel collegare il circuito, disconnettere il circuito o eseguire altre azioni di controllo, a seconda della progettazione e dello scenario applicativo del relè termico.
Caratteristiche:
- Protezione da sovraccarico: i relè termici sono comunemente utilizzati per la protezione da sovraccarico. Quando la corrente supera il valore nominale, il rilascio di calore all’interno del relè ne attiva il funzionamento, scollegando il circuito per proteggere apparecchiature e circuiti.
- Controllo della temperatura: i relè termici possono essere utilizzati anche per il controllo della temperatura. Quando la temperatura ambiente supera una soglia impostata, il funzionamento del relè esegue le azioni di controllo corrispondenti come l’avvio o l’arresto di ventole o riscaldatori per mantenere l’apparecchiatura entro un intervallo di temperatura sicuro.
- Protezione termica: in alcuni casi, i relè termici possono essere utilizzati anche per prevenire rischi per la sicurezza causati dal surriscaldamento dell’apparecchiatura, come la protezione dal surriscaldamento del motore.
Applicazioni:
- Protezione motore: utilizzata per la protezione da sovraccarico dei motori per prevenire danni dovuti al sovraccarico.
- Sistemi di condizionamento dell’aria: utilizzati per la protezione del compressore nei sistemi di condizionamento dell’aria per prevenire danni al compressore dovuti a sovraccarico o surriscaldamento.
- Apparecchiature di riscaldamento: utilizzate per il controllo della temperatura delle apparecchiature di riscaldamento per garantire un funzionamento sicuro entro un intervallo di temperatura specificato.
- Sistemi di illuminazione: utilizzati per la protezione da sovraccarico delle lampade per prevenire danni alla lampada dovuti al sovraccarico.
Vantaggi:
- Semplice e affidabile: il principio di funzionamento dei relè termici è semplice e affidabile, non influenzato dalle condizioni ambientali esterne.
- Risposta rapida: grazie al controllo tramite risposta termica, i relè termici hanno in genere una velocità di risposta rapida.
- Versatilità: i relè termici possono essere applicati a vari circuiti e dispositivi, con un’ampia gamma di applicazioni.
In conclusione, i relè termici controllano i circuiti attraverso la risposta termica, fornendo funzioni come la protezione da sovraccarico e il controllo della temperatura. Sono dispositivi di protezione comunemente usati ed efficaci per varie apparecchiature e sistemi elettrici.
Classificazione per struttura:
Relè meccanico:
Aziona i contatti meccanici attraverso la forza elettromagnetica per ottenere la commutazione del circuito.
Un relè meccanico è un dispositivo elettrico che controlla l’accensione/spegnimento del circuito utilizzando la forza elettromagnetica per spostare i contatti meccanici. Utilizza il campo magnetico generato dalla corrente che passa attraverso la bobina del relè per attrarre o rilasciare componenti meccanici, controllando così lo stato aperto e chiuso dei contatti.
Struttura:
Un relè meccanico è generalmente costituito da componenti come una bobina, un nucleo di ferro, contatti e molle.
- Bobina: genera un campo elettromagnetico quando energizzato, producendo una forza sufficiente per spostare il nucleo di ferro e i contatti.
- Nucleo di ferro: si muove sotto l’influenza della forza elettromagnetica, modificando così lo stato dei contatti.
- Contatti: Collegati al nucleo di ferro, aprono o interrompono il circuito quando si verifica un movimento meccanico.
Principio di funzionamento:
- Quando la corrente scorre attraverso la bobina del relè, genera un campo magnetico che attira il nucleo di ferro.
- Il movimento del nucleo in ferro attiva componenti meccanici, determinando la chiusura o l’apertura dei contatti.
- Il cambiamento nello stato dei contatti controlla l’accensione-spegnimento del circuito, ottenendo la funzione corrispondente.
Tipi:
- Relè SPST (Single Pole Single Throw): ha un solo set di contatti, in grado di controllare l’attivazione/disattivazione di un circuito.
- Relè unipolare a doppia corsa (SPDT): ha un set di contatti ma può controllare due circuiti diversi, consentendo la commutazione on-off.
- Relè bipolare a doppia corsa (DPDT): dispone di due serie di contatti, in grado di controllare due circuiti diversi per un controllo on-off più complesso.
Applicazioni:
- Sistemi di controllo automatico: utilizzati per il controllo logico e la trasmissione del segnale nei sistemi di automazione.
- Sistemi di alimentazione: impiegati per la protezione, il controllo e la regolazione dei sistemi di alimentazione.
- Attrezzatura industriale: utilizzata per operazioni di controllo e commutazione elettrica in varie apparecchiature industriali.
- Elettrodomestici: utilizzato per le funzioni di controllo degli elettrodomestici come condizionatori e lavatrici.
Vantaggi:
- Elevata affidabilità: i relè meccanici hanno un’elevata affidabilità, adatti a vari ambienti e condizioni di lavoro.
- Rapporto costo-efficacia: i relè meccanici in genere hanno costi inferiori rispetto ad altri tipi di relè.
- Versatilità: i relè meccanici sono applicabili a vari circuiti e scenari applicativi, dimostrando una forte versatilità.
In sintesi, i relè meccanici controllano il circuito on-off guidando il movimento dei componenti meccanici attraverso la forza elettromagnetica, controllando così l’apertura e la chiusura dei contatti. Trovano ampie applicazioni nei sistemi di automazione, nei sistemi di alimentazione, nelle apparecchiature industriali e negli elettrodomestici.
Relè a stato solido:
Utilizza dispositivi a semiconduttore (come tiristori, MOSFET, ecc.) per il controllo, senza parti meccaniche in movimento, caratterizzati da risposta rapida e lunga durata.
Un relè a stato solido (SSR) è un dispositivo elettrico che utilizza componenti semiconduttori come tiristori o transistor ad effetto di campo per il controllo. È privo di parti meccaniche in movimento e consente il controllo on-off del circuito attraverso la conduzione o il blocco di dispositivi a semiconduttore.
Principio di funzionamento:
Il componente principale di un relè a stato solido è tipicamente un dispositivo a semiconduttore, comunemente un tiristore o un transistor ad effetto di campo.
Quando un segnale di controllo viene applicato al terminale di controllo dell’SSR, il dispositivo a semiconduttore viene attivato, provocando un cambiamento nello stato on-off del circuito.
Quando il segnale di attivazione viene applicato al terminale di controllo, il dispositivo a semiconduttore conduce chiudendo il circuito; quando il segnale di attivazione cessa, il dispositivo a semiconduttore si blocca, aprendo il circuito.
Vantaggi:
- Risposta rapida: i relè a stato solido, privi di parti meccaniche mobili, mostrano tempi di risposta molto rapidi, completando in genere le azioni in microsecondi o millisecondi.
- Lunga durata: a causa dell’assenza di movimento meccanico, i relè a stato solido hanno generalmente una durata maggiore rispetto ai relè meccanici, in grado di eseguire più operazioni di commutazione.
- Nessun rumore: non essendoci movimenti meccanici, i relè a stato solido funzionano senza generare rumore, rendendoli adatti ad applicazioni sensibili al rumore.
- Nessuna usura dei contatti: i relè a stato solido non hanno contatti, evitando così collegamenti o guasti scadenti legati all’usura dei contatti, con conseguente migliore stabilità e affidabilità.
Applicazioni:
- Sistemi di automazione: utilizzati nell’automazione di fabbrica, nel controllo delle macchine, ecc., per ottenere un controllo rapido e preciso delle apparecchiature.
- Sistemi di alimentazione: impiegati nei sistemi di alimentazione per protezione, regolazione e controllo, ad esempio per la commutazione di circuiti o il controllo di motori.
- Apparecchiature mediche: grazie alla loro silenziosità e alla lunga durata, i relè a stato solido sono adatti per applicazioni su apparecchiature mediche che richiedono bassa rumorosità ed elevata stabilità.
- Elettrodomestici: utilizzati nelle funzioni di controllo di elettrodomestici come forni, forni a microonde, scaldabagni, ecc.
Tipi:
- Relè a stato solido a canale singolo: ha un solo canale di controllo, adatto per controllare un singolo circuito.
- Relè a stato solido multicanale: dotato di più canali di controllo, in grado di controllare simultaneamente più circuiti o dispositivi.
In conclusione, i relè a stato solido raggiungono un controllo rapido e affidabile dei circuiti attraverso dispositivi a semiconduttore, offrendo vantaggi come risposta rapida, lunga durata e silenziosità. Trovano applicazioni in vari campi come i sistemi di automazione, i sistemi di alimentazione e gli elettrodomestici.
Linea di fondo
In sintesi, la classificazione dei relè industriali fornisce una comprensione completa dei loro tipi e funzioni. I relè di controllo, protezione, temporizzazione, termici e meccanici svolgono un ruolo cruciale nel raggiungimento di un controllo preciso del circuito, nella protezione delle apparecchiature, nella funzionalità di ritardo temporale e nel garantire un funzionamento affidabile in vari sistemi elettrici.
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